-2015《智能建筑设计标准》
智能楼宇：以楼宇为平台，综合应用各类智能信息，集架构、系统、应用、管理、优化于一体，具有感知、传递、记忆、推理、判断和综合智慧。决策能力 形成人、建筑、环境协调的一体体，为人们提供安全、高效、便捷、可持续的建筑。
建筑设备管理系统，：
对楼宇设备监控系统和公共安全系统实施综合管理的系统。
4.5 建筑设备管理制度一般规定不同建筑类型有不同的特殊要求。
楼宇自动化系统 BAS：
BAS通常包括设备控制和管理自动化（BA）、安全自动化（SA）和消防自动化（FA）。但有时安全自动化（SA）与消防自动化（FA）和设备控制与管理自动化（BA）并列形成所谓的“5A”系统。
楼宇自动化系统，文学士：
广义BA系统：智能建筑“3A”中的BA系统涵盖了建筑内所有机电设备设施的监控内容。
狭义BA系统：仅包括设备制造商或系统承包商使用DDC控制器或PLC控制器进行监控和管理的供电与管理、照明控制管理、环境控制与管理、电梯运行监控等系统。
除非另有说明，BA系统通常表示为狭义的BA系统，也称为楼宇自控系统、楼宇设备管理系统、设备监控系统等。
BA系统控制对象和系统功能（广义）
BA系统的功能：
设备运行监控：是楼宇自控系统的首要基本功能。
节能控制与管理：节能降耗是全球环境保护和可持续发展的主要手段。BA系统通过冷热源群控、优化启停、焓值控制、变频控制等方式，有效节约楼宇设备能耗。
设备信息化管理：随着数据分析等信息化技术的发展，BA系统开始从简单的自动控制功能向自动控制和信息管理一体化发展。数据得到有效的存储和分析，为未来的施工设备改造和在线故障诊断提供依据。
分布式控制系统：
DCS：它是基于多个微处理器的集中和分布式控制系统。分布式系统将计算机技术引入到传统的过程控制系统中，利用软件组成各种功能模块，替代以往常规的仪表功能，实现对生产过程参数的控制，利用通信网络技术，利用屏幕显示组成系统.
DCS的特点是现场由控制站分散控制，实时数据通过电缆传输到控制室的操作站，实现集中监控管理、分散控制、分散控制。控制功能、负载和危险。
集中控制系统的缺点：
可靠性：整个系统的控制和管理依赖于中央控制站。一旦中央控制站崩溃，整个系统就会瘫痪。
计算负载：所有控制计算功能均由中心站控制主机完成，这对控制主机的中断优先级、分时多任务操作提出了极高的要求，同时对中心站的计算处理能力也提出了极高的要求。控制主机限制了整个控制系统的规模。和实时响应。
网络负载：现场采集的所有数据都必须通过网络系统传送给控制主机进行处理，然后控制主机发出指令指挥现场执行机构的动作。信息传输线路长，网络传输数据量大。当系统监控点数较多时，实时响应能力差。
DCS的优势：
通过分散控制功能，分散了整个系统的计算负荷、网络数据通信和故障影响范围，直接在现场实现控制功能，也增强了系统的实时响应能力。
分布式控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。它是利用计算机和网络技术对整个系统进行集中监控、运行、管理和分散控制的技术。
DCS逻辑结构图：
分支结构纵向分为3层，每层横向分为若干个子集。
从功能分散的角度看，垂直分散是指不同层次的设备具有不同的功能，如实时监控、实时控制、过程管理等；横向分散是指同一级别的设备具有相似的功能。
楼宇集散控制系统图：
楼宇自动化中的分布式控制系统：
集散控制系统是工业生产过程控制要求的产物。先是在工业控制领域成功应用，后逐渐应用于楼宇控制。
为适应楼宇控制的特点，楼宇控制中取消了分布式控制系统的许多备份和冗余措施，控制器和工作站的系统结构和功能也有不同程度的简化和弱化，但整个系统的组成和结构是相同的。的。
因此，有人将楼宇控制系统称为“低成本的分布式控制系统”。
楼宇自控系统典型网络结构：
楼宇自控系统采用分布式控制系统的网络结构。项目建设中使用的具体网络结构应根据系统规模和使用的产品来确定。
楼宇自控系统的网络结构通常采用总线方式，系统结构可以通过总线级别来区分。
工作站通过相应接口直接与现场控制设备相连：
实际上是单层网络结构，现场设备通过现场控制网络相互连接，工作站通过通讯适配器直接连接到现场控制网络。适用于监控点少、分布较集中的小型楼宇自控系统。
具有两层网络架构的典型楼宇自动化系统：
它采用典型的分布式控制系统的两层网络结构，适用于大多数楼宇控制系统。上层网络和现场控制总线二层网络满足不同的设备通信需求，二层网络通过通信控制器连接。这种网络结构是众多现场总线产品厂商所推崇的主要网络结构。
通讯控制器作用：
功能简单，只起到协议转换的作用。在使用本产品的网络中，不同现场控制总线之间的设备间通信仍需通过工作站进行传输；
复杂的功能可以实现路由、数据存储、程序处理等功能，甚至可以直接控制输入输出模块发挥DDC的作用，成为区域控制器，比如美国网络控制单元（NCU）。
一些公司（例如 TAC）甚至将 Web 服务器功能集成到区域控制器中，因此用户甚至不需要可选的工作站，并且可以从任何安装了标准 Web 浏览器（例如 IE）的 PC 执行所有监控任务。
三层网络结构的楼宇自动化系统：
该网络结构在以太网等上层网络和现场控制总线之间又增加了一层中层控制网络。该层网络在通信速度和抗干扰能力方面的表现介于以太网等上层网络和底层网络之间。现场控制总线之间。大型通用现场控制设备之间的互联就是通过这一层网络实现的。监测点分散，联动功能复杂。
现场控制器 (DDC) 输入和输出点：
产品设计和工程选型需要考虑的主要问题。
目前市面上流行的DDC点数从十几点到几百点不等。
项目中，在某些情况下，监控点比较集中，比如冷冻机房的监控，适合使用点数较多的一些DDC；
在某些情况下，监控点比较分散，比如变风量末端的监控，适合使用一些点数较少的DDC。
制造商在设计DDC时，从经济的角度来看，所选择的处理器和内存也会根据DDC点数的不同而有所不同。一般来说，点数少的DDC功能相对较弱，点数多的DDC功能相对较弱。和处理能力。
相对分散的监控点和具有联动功能的复杂系统解决方案：
在变风量终端等一些控制中，虽然终端设备的基本控制要求不高，但作为整个系统的联动控制，如风道的静压控制，单个终端的状态变化会导致其他监控状态的变化。控制相当复杂。在这种分布范围广、联动控制复杂的系统中，单独使用小点DDC还是大点DDC都存在很多问题。三层网络结构的楼宇自动化系统更能体现其优势。
基于以太网的两层网络架构：
以太网开始应用于BA系统的现场控制领域。各大厂商纷纷推出以太网控制器。这种网络结构使用高速以太网来转移现场控制总线的数据流量。具有结构简单、通信速度快、布线工作量小（上层可直接使用综合布线系统）等特点。，是当前楼宇自控系统网络结构的主流发展方向。
楼宇自控系统现场控制站：
名称：单元（过程接口单元）、基本控制器（Basic）、多功能控制器（ ）、DDC。
功能：现场控制站作为系统的控制层，主要完成对各种现场建筑机电设备运行过程信号的采集、处理和控制，控制和运行在现场进行。同时。
统称：站点控制节点。
现场控制器的组成：
现场控制器结构：
中央处理器; 输入输出通道AI、AO、DI、DO；安装时还要考虑：机柜、电源、安装导轨、线槽、电线、连接器、辅助继电器设备等。
现场控制器安装：
机柜：防尘、抗电磁干扰、电源及辅助输入输出设备的安装、现场控制器及电源等设备应安装在相应的机柜内。
与工业控制环境相比，楼宇自动化系统对电源的要求不那么严格。一般要求现场控制站的电源从中央控制室或操作站拉出，使现场控制站的电能质量与中央的设备基本相同控制站或操作员站。与UPS保护相同的电能质量。
现场控制器主要是DDC和PLC设备，集成了CPU模块、I/O处理模块、存储模块、通讯模块等功能模块。不同的现场控制器的CPU处理能力、I/O点数和内存大小不同，应根据实际控制要求进行选择。
模拟输入通道 AI：
输入控制过程中的各种连续物理量：如温度、压力、应力、流量、电流、电压等；
毫伏级电压信号：如热电偶、热电阻、应变传感器的输出；
各种温度、压力、位移或各种功率变送器的输出；
一般采用4~20mA标准，在信号传输距离短、损耗小的场合也采用0~5V或0~10V电压信号传输。
许多制造商提供的现场控制设备支持模拟输入接口和数字接口作为通用输入接口（UI）的共同使用。
DDZ-Ⅲ型变送器两线制结构示意图：
如图： 符合组合电表的固有特性，采用直流集中供电方式，可串联差压变送器、24V直流电源、250Ω电阻。电压作为下一级仪表的输入传递给下一级仪表。
模拟输出通道 AO：
输出4~20mA电流信号、0~10mA和1~5V电压。
电动执行机构的行程、调速装置（变频器）、阀门开度等模拟量。
输出通道一般由机柜内的D/A模板、输出端子板和电缆组成。
输出接口的输出信号一般可以在电流型和电压型之间进行转换。可以直接通过软件设置实现，也可以通过外部电路实现，如在4~20mA标准直流电流信号的输出端接一个500Ω电阻，电阻两端为直流2~10V电压信号。
开关量输入通道DI：
用于输入各种限位（限位）开关、继电器或阀门联动触点的通断状态。输入信号可以是交流电压信号、直流电压信号或干接点。
由于干接点信号性能稳定，不易受干扰，输入输出方便，是目前应用最为广泛的。
数字输入接口现场接收各种状态信号，经过电平转换、光电转换、去噪等处理后转换成相应的0或1输入存储单元。
数字输入接口也可以输入脉冲信号，并使用内部计数器进行计数。
开关量输出通道 DO：
用于控制只有开、关两种状态的电磁阀、继电器、指示灯、声光报警器等。
数字输出接口一般以干接点的形式输出，要求输出0或1对应干接点的开或关。
辅助输入输出设备：
现场控制设备的模拟/数字输入输出接口一般可以直接输入或输出信号，与现场传感器、变送器、执行器进行通讯，输入现场各种状态和参数，进行现场输出和控制设备。
使用数字输出口控制现场电压36V以上或大电流电路时，需要使用各种继电器、接触器等辅助设备，保证现场控制设备端子不进入高电平。电压或通过大电流。
楼宇自控系统管控站：
包括一个中央监控站管理服务器和几个操作员站（负责不同的设备子系统，分散在各个监控室），工程师站一般不单独固定，以节省成本。
中央监控站功能：
中央监控站提供集中监控、远程操作、系统生成、报表处理和诊断等功能。它集中了中央管理服务器、操作员站和工程师站的所有功能。
楼宇自动化系统的中央监控站一般包括一个中央管理服务器和若干个操作员站（这些操作员站在功能上可以分管不同的设备子系统，也可以相互冗余；从地域上看，它们可以是集中的）设置，也可以分散在各个监控室），为了节约成本，工程师站一般不单独固定，而是由操作员站实现其功能或使用工程师电脑临时接入楼宇自控网络进行系统组建和控制。维持。
典型楼宇自动化系统介绍：
霍尼韦尔 () 公司：
楼宇智能系统事业部的产品包括楼宇自动化（BA）系统、火灾报警和消防控制（FA）系统以及安防（SA）系统。
EBI系统是一套基于客户端/服务器结构的控制网络软件，用于完成网络组建、网络数据传输、网络管理和系统集成。EBI平台除服务器软件、客户端软件、开放系统接口软件外，还有6个并行应用软件系统，涉及楼宇设备监控、火灾报警、安防、视频监控、能源管理等方面的系统监控管理. 该系统可通过以太网实现数据交换、联动控制和信息集成。
楼宇自控产品主要包括系列控制器、系列控制器及各种终端设备，包括空气阀门执行器、电动阀门、电动阀门执行器、电动蝶阀、各种传感器等。
西门子 ( ) 楼宇科技：
控制管理系统是楼宇设备的分布式控制系统。每个DDC控制器都有一个CPU处理器进行数据处理，独立工作，不受中央控制器或其他控制器故障的影响，从而提高了整体控制和管理系统。可靠性。
安装2000/XP计算机工作站作为监控平台，可连接楼宇级网络（BLN），每个楼宇级网络可连接DDC控制器，每个DDC可通过连接扩展点模块或终端设备楼层网络 (FLN) 控制器。
实现楼宇暖通、配电、给排水、冷热源、照明、电梯和自动扶梯等系统的自动化、智能化、安全节能。其他租户提供最舒适、便捷和高效的环境。
江森自控 ( ) 公司：
1985年创立于美国，其楼宇自控系统采用开放式结构，可根据用户需求整合不同厂商的软硬件产品，满足整个楼宇自控系统的优化需求。
系统采用分布式结构和模块化设计，具有高效、可靠、运行稳定的特点。该集成支持当前大部分楼宇自动化和信息化行业标准，因此在系统集成、数据交换、数据库集成等方面也具有相当大的灵活性和互操作性。
系统的模块化结构由一个或多个现场控制器、网络控制器和操作站组成。该系统可以不断满足被控设备扩展的需要。无论是现场控制器还是网络控制器，都能持续满足项目的需求。扩大。
系统组成：
操作台：主要由带有鼠标和彩色显示器的计算机和打印机组成。它运行图形ADS系统软件和实时监控操作软件。它是管理整个系统和执行操作的主要人机界面。
网络控制引擎NAE：与操作站一起构成系统的管理层。其功能主要是实现网络匹配和信息传输，具有总线控制和I/O控制功能。操作站通过高速通信与下一级智能网络控制单元进行通信。信息交流。
现场控制器（DDC）：主要功能是接收安装在各种机电设备中的传感器和探测器的信息，并根据DDC中预设的参数和执行程序自动监控相应的机电设备。智能网络控制单元和DDC可以通过N2总线RS-485方式或LON方式进行通信。
：
TAC（tac）是一家瑞典公司，专业从事楼宇自动化、安防产品和能源解决方案，拥有80多年的行业历史。2003年，TAC加入法国施耐德电气集团，先后收购了安多弗自动化、英维思楼宇系统、Pelco等楼宇自动化和安防产品公司。目前，业务已涵盖楼宇自控、门禁、视频监控、入侵防御及终端产品线全线。
TAC Vista 是施耐德电气 TAC 的楼宇自动化解决方案。这个系统最大的特点就是它的IT设计理念。所谓IT，就是将IT技术和理念充分运用到楼宇自动化中，达到开放、友好、集成、安全的目的。
传感器和执行器基础知识：
检测仪器控制系统的组成：
检测单元：直接测量：温度、压力、流量、液位、成分；间接测量。
传输单元：测量信号转换与传输；
1~5V DC、4~20mA DC模拟信号和数字信号。
显示单位：数字、曲线、图像。
调节单元：实现PID（比例、积分、微分）调节。
执行单元：气动、液压、电动。
温度测量：
温度：国际单位制（SI）的七个基本物理量之一，一个重要参数。米，公斤，秒，A，摩尔，cd。
测温原理：被测物体的温度是通过感温元件与被测物体之间的热交换，通过测量相关物理量来确定的。
测温方式：
接触式：传热和对流，具有热接触，精度高，破坏被测物体的热平衡，有放置误差，对测温元件要求高。
非接触式：接受热辐射，响应迅速，对被测物体产生干扰，可测量高温和运动物体，适应强电磁干扰和强腐蚀。
热电阻传感器：
金属热电阻；半导体热敏电阻；热电阻传感器的应用。
基于导体或半导体的电阻值随温度变化的特性。
优点：信号可远传，灵敏度高，无参考温度。
金属热电阻稳定性好，精度高，可作为参考仪表。
缺点：通电励磁，有自热现象，影响精度。
金属热阻：
热阻=电阻体（最重要的部分）+绝缘套管+接线盒
热阻材料要求：
电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度；
电阻率尽可能大，以减小电阻体的尺寸；
热容量要小，以提高热电阻的响应速度；
在测量范围内，应具有稳定的理化性质；
电阻与温度的关系最好接近线性；
它应该具有良好的可加工性并且价格便宜。
最广泛使用的 RTD 材料是铂和铜。
常用热阻：
铂热电阻：主要用作标准电阻温度计，广泛用于温度基准和标准的传输。
铜热电阻：对于测量精度不高、温度较低的场合，测量范围一般为-50～150℃。
铂金热电阻，目前最好的材料。
长期稳定重现性可达10-4K，是目前测温重现性最好的温度计。
铂电阻的精度与铂的净化程度有关。
百度阻力比，
W(100)越高，铂丝的纯度越高。
国际实用温标规定以铂电阻为参考器件，W(100)≥1.3925；目前技术水平已达到W(100)=1.3930，相当于99.9995%；工业铂电阻W(100)的纯度为1.387～1.390。
铜热阻：
应用：测量精度不高、温度低的场合；
测量范围：-50～150℃；
优点：温度范围内线性好，灵敏度比铂电阻高，易于纯化和加工，价格便宜，复制性能好。
缺点：易氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分和腐蚀性介质的温度测量。与铂相比，铜的电阻率较低，因此铜电阻的体积较大。
热电阻的结构：
电阻丝采用无感绕制方式绕在绝缘支架上（两个线圈的电流方向相反，电感相互抵消），如图b所示。
半导体热敏电阻：
利用半导体电阻值随温度变化显着的特性制成；
由不同配方比例的金属氧化物和化合物烧结而成。
优势：
热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍）；
电阻率高，体积小，热惯性小，适用于测量点温度、表面温度和快速变化的温度。
结构简单，力学性能好。
缺点：线性度差，重现性和互换性差。
热敏电阻特性和类型：
热敏电阻分类：
PTC 热敏电阻 - 正温度系数
用途：各种电器设备的过热保护，热源的恒温控制，限流元件。
CTR 热敏电阻 - 临界温度系数
电阻值在一定温度下急剧变化，具有开关特性。
应用：温度开关。
NTC 热敏电阻 - 非常高的负电阻温度系数。
应用：点温度、表面温度、温差、温度场等的测量。
用于自动控制和电子电路的热补偿电路。
热敏电阻的结构：
组成：热探头、引线、外壳；
二端和三端器件：直接加热，即热敏电阻直接从所连接的电路中获取功率；
四端装置：旁通加热式；体积实现小型化和超小型化。
热敏电阻的电阻温度系数：
热敏电阻自身温度变化1℃时电阻值的相对变化：
B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数。热敏电阻的电阻温度系数远高于金属丝，因此它的灵敏度非常高。
热敏电阻的线性化：
热敏电阻的阻温特性呈指数关系，具有较大的非线性。一般的处理方法是串并联一个温度系数小的电阻，使其等效电阻在一定的温度范围内呈线性关系。
金属热电阻传感器：
广泛应用于工业，温度测量范围为-200～+500℃。在特殊情况下，实测低温端可以达到3.4K，甚至更低，1K左右。高温端可测到1000℃。
测温特点：精度高，适合低温测量。
传感器的测量电路：经常使用电桥，自动电桥是精度较高的一种。
为了消除连接线的电阻随环境温度的变化而引起的测量误差，常采用三线和四线的连接方式。
两线制：
三线制：
工业热电阻一般采用三线制，以消除引线电阻的影响楼宇自控软件，提高测量精度。
热电阻测温桥三线制接线方法
四线连接：
在精密测量中，采用四线连接方式，有效消除线路的寄生电位。
几种常见的测温元件安装方法：
管道中流体温度的测量
接触温度测量：
测量点位置：有代表性的位置，避免温度死角，避免电磁干扰；
插入深度：保证一定的插入深度和足够大的流量；
避免高温管道测量点的热损失误差。
压力检测：
定义：垂直均匀地作用在单位面积上的力，用p表示。
那是物理学中定义的压力。
1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米的面积上所形成的压力为1“帕斯卡”，简称“帕”，符号为帕。
帕斯卡是压力的法定单位，还有千帕（kPa）和兆帕（MPa）
其他压力单位包括工程大气压、标准大气压、毫米汞柱、毫米水柱等，都需要换算。
常用压力检测仪表：
弹性压力表：
原理：弹性元件在弹性限度内受压缩变形，其变形与外力成正比。
弹性压力表：
测压弹性元件，工作原理：感受液体或气体的压力或压差，输出位移。
1）弹性膜片：外缘固定，圆形片状，表示中心位移与压力的关系，弹性特性具有良好的线性关系。
2）波纹管：壁面有多个同心环形波纹，一端封闭，封闭端的位移和压力在一定范围内呈线性关系。
3）弹簧管：圆弧形，不等截面金属管，自由端位移。
弹簧管放大图，当被测压力p增大时，弹簧管伸直，齿条带动齿轮转动，从而带动指针的角位移。
优点：结构简单，使用方便，价格低廉；压力测量范围广，可测量负压、微压、低压、中压和高压，应用广泛；精度可达±0.1级。
缺点：只能现场指示，是现场直读仪表。
弹性压力表信号远传方式：将弹性元件的变形或位移转化为电信号输出，可实现远距离信号传输。
电位器型：结构简单，线性化好，电位器易磨损，可靠性差。
霍尔元件型：霍尔效应，通电导体在磁场中产生电动势，在非均匀磁场中运动，输出电位对应位移。结构简单，灵敏度高，寿命长，但易受外磁场干扰。
霍尔元件的工作原理：
特点：结构简单、灵敏度高、寿命长。对外部磁场敏感，抗振性差。
压力传感器：
一种检测压力值并提供远程信号的设备。
常见的形式有应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式。
应变式压力传感器：
原理：基于“应变效应”，当导体和半导体材料发生机械变形时，它们的电阻值会发生变化。
ε是材料的应变大小，k是材料的电阻应变系数。
金属材料的K值约为2~6，半导体材料的K值为60~180。应变元件可以制成丝状、片状和体状。
几种应变片测量结构图：
各种应变元件和弹性元件共同构成应变压力传感器。多应变计起到测量均衡和补偿的作用。
称重传感器原理演示：
称重传感器上的应变片在重力作用下变形。轴向变短，径向变长。
压阻式压力传感器：
固体材料在受力变形时电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。
它是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的，是一种新型传感器。
硅平膜片的压缩变形：
使用电桥测量电路，桥臂电阻对称排列。当电阻变化时，电桥的输出电压与膜片上的压力有对应关系。
电容式压力传感器：
利用电容器的原理，将非电转化为电容，进而实现非电到电的转换的器件或器件。
测量范围大、灵敏度高、结构简单、适应性强、动态响应时间短、易于实现非接触测量等。
电容传感器应用：测量压力、位移、厚度、加速度、液位、料位、湿度和成分含量。
电容式差压变送器：
二腔结构电容式压力传感器原理：
集成压力传感器：
集成传感器是通过微加工和微电子集成技术制成的各种智能仪表。
可同时检测压差、静压、温度三个参数。
压力表的用途：
压力测量仪表的选择
类型：测量对象、原理、使用环境、功能；
测量范围：一般为量程的1/3～2/3；
估算出被测压力的上下限后，根据压力仪表的标准系列选择量程。
测量精度：注重经济，满足需求，工业测量在0.5以下。
取压口的选择原则如下：
引压管道铺设：
导压管内径和长度的选择与被测介质有关；
压力管道水平敷设时，需保持一定的倾斜度，以免液（气）积聚；
当被测介质易冷凝或冻结时，引压管道需有保温和伴热措施；根据被测介质的情况，在引压管道上应安装集液器、集气器等附件；
取压口与仪表之间应安装截止阀，维修时使用。
压力管道铺设：
测量仪器的安装：
压力表安装现场易于观察和维修，避免振动和高温。
特殊媒体用必要的保护措施来衡量文字。
导压管等连接处根据介质材质进行密封。
当仪表位置与压力点不在同一高度时，应考虑液体介质柱静压对仪表测量的影响。
未完待续…